Спосіб очищення питної води від нітрат-іонів

Реферат: Спосіб очищення питної води від нітрат-іонів, в якому попередньо прожарену глину з підвищеним вмістом діоксиду використовують як сорбент. UA 78576 U (54) СПОСІБ ОЧИЩЕННЯ ПИТНОЇ ВОДИ ВІД НІТРАТ-ІОНІВ UA 78576 U UA 78576 U 5 10 15 20 Корисна модель належить до технології очищення води від небажаних домішок і може бути використана при очищенні вод, забруднених хімічними речовинами для подальшого використання у харчовій промисловості, а також для забезпечення населення питною водою із покращеними фізико-хімічними показниками. Близький спосіб описаний у [1], у якому для очищення питної води використовують суміш палигорськіту та морденіту у співвідношенні 1:3 для сорбції загального заліза та амонійного азоту. Недоліком цього способу очищення є висока собівартість. Найбільш близьким аналогом до запропонованої корисної моделі за технічною суттю і ефектом, що досягається, є спосіб одержання очищеної води [2], який передбачає використання вермікулітового сорбенту. Недоліком запропонованого сорбенту є його незначна поглинаюча здатність відносно нітрат-іонів. Ще одним недоліком зазначеного способу є те, що проводилися дослідження можливості очищення лише стічних вод, а не питної води. Для очищення води від важких металів використовують глинисті породи (монтморилоніт, палигорськіт, бентоніти, сапоніти) [3]. В основу корисної моделі поставлена задача створити спосіб очищення питної води від нітрат-іонів, у якому за рахунок обробки сорбенту, що використовують, досягається здешевлення процесу очищення питної води. Поставлена задача вирішується тим, що у запропонованому способі як сорбент використовують попередньо прожарену глину з підвищеним вмістом діоксиду кремнію. Ми пропонуємо використовувати глинисту сировину із більшим вмістом SiO 2 та меншим вмістом полуторних оксидів (Fe2O3+Аl2О3), склад якої наведений у табл. 1. Таблиця 1 Склад глинистої сировини Показники 1 Глиниста сировина 2 84,4 % 5,83 % 1,46 % SiO2 Fе2О3 + Аl2О3 Fe2O3 Продовження таблиці 1 1 2 При 700 °C - 9,75 % При 1000 °C - 10,3 % 0,2 % 4,83 % 4,72 % ВПП Вміст органічних речовин Гігроскопічна вологість Вміст кристалізаційної води 25 30 35 40 Глиниста сировина - високодисперсна осадова гірська порода групи шаруватих або шарувато-стрічкових силікатів, що відрізняється гідрофільністю і здатністю до сорбції та іонного обміну [4]. В природних умовах глинисті мінерали мають розмір частинок не більше 1-10 мк і тому зустрічаються в найбільш тонкій (глинистій) фракції осадових порід, до якої звичайно відносять частинки розміром менше 1 мк. Глинисту сировину широко застосовують у промисловості, а саме, у виробництві керамічних виробів, вогнетривів, тонкої кераміки, фарфоро-фаянсових та санітарно-технічних виробів; у будівельній промисловості (виробництві цегли, керамзитобетону, керамзитобетонних блоків, стінових панелей і ін.), як тепло- та звукоізоляційний матеріал та інших будівельних матеріалів); для побутових потреб, у косметології та як матеріал для декоративно-прикладного мистецтва та архітектури. Нове призначення - використання як сорбента нітрат-іонів для покращення якості природної питної води відповідно до стандартних вимог [5]. Оскільки обмінні процеси в системі сорбент-розчин залежать від багатьох параметрів, головними з яких є і первинний хімічний склад очищуваного розчину (природної води), то важливим чинником є відсутність токсичних іонів, які попередньо могли знаходитися у природному сорбенті. Перевагою використання запропонованого нами сорбенту, глинистої сировини із великим вмістом SiO2, є покращення основних показників якості води відповідно до вимог, потужні поклади природного залягання, низька собівартість видобутку, мінімальні 1 UA 78576 U 5 10 15 20 енергозатрати по підготовці до використання. Тому дешевизна та доступність для населення із низьким рівнем доходів, відсутність необхідності регенерації, можливість безвідходного використання у будівельній промисловості, тобто екологічна безпека використання є безсумнівними перевагами його використання. Сорбційні властивості глинистої сировини були досліджені у повітряно-сухому стані, після попереднього прожарювання при температурах 700 °C та 1000 °C. Результати досліджень представлені на графіку 1, на якому показана залежність концентрації нітратного азоту від часу контакту із сорбентом у повітряно-сухому стані та прожареній при температурах 700 °C та 1000 °C. Початкова концентрація нітрат-іонів у перерахунку на нітратний азот у досліджуваному розчині становила 10 мг/л. Очевидно, що сорбція починається з перших секунд контакту в усіх трьох випадках, але у випадку 1 (непрожарений зразок) сорбція є незначною. Серед двох інших випадків кращу здатність до поглинання нітрат-іонів показав зразок, прожарений при температурі 700 °C (лінія 2), тому подальші експерименти були проведені із ним. Запропонований спосіб полягає у наступному: глинисту сировину піддавали попередньому прожарюванню при температурі 700 °C протягом 1 години, оскільки після такої обробки видаляються леткі сполуки, гігроскопічна та кристалізаційна вода, органічні речовини, але не відбувається спікання та зберігається дрібнодисперсність. В усіх експериментах використовували сорбент та досліджувану воду у співвідношенні 1:15. Потім фільтрували через фільтр "Синя стрічка" та визначали в фільтраті вміст нітрат-іонів за методикою ГОСТу 18826-73 та інших показників відповідно стандартних методик, відповідно [5]. Ми дослідили вплив запропонованого сорбенту на дистильовану воду та на природну питну воду. Результати представлені у табл. 2. Таблиця 2 Показники якості дистильованої води після обробки, питної природної води до та після обробки сорбентом Показник Інтенсивність запаху, бали Інтенсивність смаку, бали Колірність, град Жорсткість загальна, мекв/л Жорсткість кальцієва, мекв/л Жорсткість магнієва, мекв/л Лужність, мекв/л Нітрат-іони (нітратний азот), мг/л ВРС, мг/л Вода дист. (після обробки) 0 0 0 2,04 1,92 0,12 0,0 31,35 Вода природна (до обробки) 0 0 3 7,7 6,8 0,9 4,0 25,4 627 Вода природна (після обробки) 0 0 1 5,8 3,9 1,9 4,0 11,8 711 25 30 35 40 На підставі одержаних досліджень можна зробити висновки: - сорбент поглинає нітрат-іони; - спостерігається покращення якості води за всіма досліджуваними показниками; - зменшилося значення загальної жорсткості з одночасним збільшенням вмісту магнію в допустимих межах, що сприяє покращенню якості води для фізіологічної потреби людини. Перевагами запропонованого нами способу очищення питної води від нітрат-іонів є: - низька собівартість видобування і підготовки до застосування глинистої сировини даного складу; - простота використання; - можливість застосування для побутового очищення води, в першу чергу децентралізованого водопостачання; - потужні залягання покладів глини наведеного хімічного складу в усіх областях України, що дозволяє виробляти сорбент у достатніх кількостях; - не чинить негативного впливу на якість питної води щодо інших показників; - відпрацьований сорбент можна використовувати у будівельній промисловості без очищення від поглинутих нітрат-іонів. Запропонований сорбент має меншу ємність поглинання порівняно із монтморілонітовими глинами, але низька собівартість дозволяє часту заміну фільтрувального завантаження. Джерела інформації: 2 UA 78576 U 5 10 1. Опис до патенту на винахід UA 83955 С2 МПК (2006) C02F 1/28 B01J 20/16(2008.1). 2. Применение сорбента вермикулитового [Електронний ресурс]. - Режим доступу http://rosbpxom/products/vermisorb/?action=pubs&id=11. 3. Віллен Хоменко - Ефективні засоби очищення навколишнього середовища від шкідливого забруднення, в тому числі радіоактивного, з використанням природних сорбентів родовищ України [Електронний ресурс]. Режим доступу http://korekta.io.ua/s202423/villen_ homenko.efektivnizasobi_ochishchennya_navkolishnogo_seredovishcha_vid_shkidlivogo_zabrudnen nya_v_toimi_chisli_radio aktivnogo_z_vikoristannyam_prirodnih_sorbentiv_rodovishch_ukraeni 4. Сергеев E.M. Грунтоведение / E.M. Сергеев, В.А. Голодовская. - M.: Изд-во Московского университета, 1985. - С.37. 5. Державні санітарні норми та правила "Гігієнічні вимоги до води питної, призначеної для споживання людиною" (ДСанПіН 2.2.4-171-10). - К., 2010. - С.45. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 Спосіб очищення питної води від нітрат-іонів, в якому глинисту сировину використовують як сорбент, який відрізняється тим, що як сорбент використовують попередньо прожарену глину з підвищеним вмістом діоксиду кремнію. Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3